上海申弘閥門有限公司
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工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護在自動化程度較高的煉油化工控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，接受控制信號實現(xiàn)對煉油化工流程的調(diào)節(jié)。作為終控制過程介質(zhì)各項質(zhì)量及安全生產(chǎn)指標(biāo)的調(diào)節(jié)閥，它在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。以煉油化工廠為例，隨著裝置高負荷運行，調(diào)節(jié)閥的卡堵、腐蝕、沖刷、磨損、振動、內(nèi)漏等問題不斷發(fā)生，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引起工藝系統(tǒng)和裝置的生產(chǎn)效率下降。因此，在原始施工中選擇和安裝好調(diào)節(jié)閥及日后維護好調(diào)節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運行將是一個很關(guān)鍵的問題。結(jié)合實際工程施工和日常維護談幾點個人的看法，供大家叁考。
1工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護的選型和安裝
選擇調(diào)節(jié)閥時，首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數(shù)與調(diào)節(jié)閥的工作條件，主要流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、大流量、小流量、大流量與小流量下的進出口壓力、大壓差等。而在技術(shù)方面主要掌握和確定調(diào)節(jié)閥本身的結(jié)構(gòu)、流量特性、額定流量系數(shù)Kv值、口徑大小、工藝允許壓差計算及執(zhí)行機構(gòu)的選擇、材料和安裝等方面的內(nèi)容。選擇和安裝調(diào)節(jié)閥時一般應(yīng)遵循的原則有如下幾點。
1.1調(diào)節(jié)閥的選型
1.1.1調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式：應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度、壓力、流動性、流向、調(diào)節(jié)范圍以及嚴密性的要求。
1.1.2調(diào)節(jié)閥的流量特性：應(yīng)能滿足系統(tǒng)特性進行合理的補償。
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對流量與閥桿相對位移間的關(guān)系，(1)數(shù)學(xué)表達式如下：
Q/Qmax=f(l/L)(1)
式中Q/Qmax為相對流量，為調(diào)節(jié)閥在某一開度時流量Q與全開流量Qmax之比；l/L為相對位移，調(diào)節(jié)閥在某一開度時閥芯位移l與全開位移L之比。
選擇的總體原則是調(diào)節(jié)閥的流量特性應(yīng)與調(diào)節(jié)對象特性及調(diào)節(jié)器特性相反，這樣可使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合特性接近于線性。選擇流量特性通常在工藝系統(tǒng)要求下進行，但是還要考慮下述實際情況。
1)直線性流量特性適用范圍：
①差壓變化小，幾乎恒定；
②工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性；
③系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上(改變開度，閥上差壓變化相對較小)；
④外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小。
2)等百分比特性適用范圍：
①實際可調(diào)范圍大；
②開度變化，閥上差壓變化相對較大；
③管道系統(tǒng)壓力損失大；
④工藝系統(tǒng)負荷大幅度波動；
⑤調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運行。
3)除了以上兩種常用的流量特性之外，還有拋物線特性和快開特性等其他流量特性的調(diào)節(jié)閥。
1.1.3調(diào)節(jié)閥的口徑：應(yīng)能滿足工藝上對流量的要求。
根據(jù)已知的流體條件，計算出必要的Kv值，選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。
1.1.4調(diào)節(jié)閥的材料：應(yīng)能滿足介質(zhì)的溫度、壓力、壓差、腐蝕性的要求。
(1)流體的壓力和溫度對材料的影響。
(2)流體腐蝕性對材料的影響。
(3)流體的空化現(xiàn)象或泥漿流體對材料的影響。
(4)從結(jié)構(gòu)上考慮，材料組配是否有問題。
1.1.5調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)輸出力：應(yīng)能滿足現(xiàn)場使用壓差的要求，其剛度應(yīng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求；開關(guān)型式應(yīng)滿足系統(tǒng)安全運行的要求。
1.1.6調(diào)節(jié)閥在選擇時，同時要考慮在特殊情況下，通過閥門定位器、電磁閥、限位開關(guān)等輔助裝置使閥門應(yīng)滿足運作時間、分程控制等要求。
1.2調(diào)節(jié)閥的安裝
1.2.1在新安裝的調(diào)節(jié)閥投運和大修投運初期，要注意工藝管道吹掃時采取隔離或拆除措施，以防止由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，進口泵卡斯特紅酒或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導(dǎo)致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。
1.2.2在安裝調(diào)節(jié)閥時要注意調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)，以防止由于閥桿長短不適，造成閥內(nèi)漏。氣開閥閥桿太長和氣關(guān)閥閥桿太短，容易造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴而內(nèi)漏。
1.2.3為防止氣蝕，在原始選型和安裝時應(yīng)注意以下幾點：
(1)盡量將調(diào)節(jié)閥安裝在系統(tǒng)的低位置處，這樣可以相對提高調(diào)節(jié)閥入口P1和出口P2的壓力。
(2)在調(diào)節(jié)閥的上游或下游安裝一個截止閥或者節(jié)流孔板來改變調(diào)節(jié)閥原有的安裝壓降特性(這種方法一般對于小流量情況比較有效)。
(3)用專門的反氣蝕內(nèi)件也可以有效地防止閃蒸或氣蝕，它可以改變流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流速變化，從而增加了內(nèi)部壓力。
(4)盡量選用材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥，因為在發(fā)生氣蝕時，對于這樣的調(diào)節(jié)閥，它有一定的抗沖蝕性和耐磨性，可以在一定的條件下讓氣蝕存在，并且不會損壞調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件。相反，對于軟性材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，由于它的抗沖蝕性和耐磨性較差，當(dāng)發(fā)生氣蝕時，調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部構(gòu)件很快就會被磨損，因而無法在有氣蝕的情況下正常工作。
1.2.4調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)直立安裝，如需傾斜則應(yīng)加以支撐。
1.2.5介質(zhì)流向必須與閥體箭頭一致。
1.2.6調(diào)節(jié)閥的安裝位置應(yīng)便于觀察、操作和維護。
1.2.7執(zhí)行機構(gòu)的信號管營有足夠的伸縮余度，不應(yīng)妨礙執(zhí)行機構(gòu)的動作。
2工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護影響調(diào)節(jié)閥安全運行的因素及對策
2.1調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏
2.1.1閥內(nèi)漏，閥桿長短不適。
閥內(nèi)漏的原因：氣開閥，閥桿太長和氣關(guān)閥閥桿太短，閥桿向上的(或向下)的距離不夠，造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴而內(nèi)漏。
解決對策：應(yīng)縮短(或延長)調(diào)節(jié)閥閥桿使閥桿長度合適，使其不再內(nèi)漏。
(1)填料泄漏
填料泄漏的原因：
①填料裝入填料函以后，經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力。由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸，但這種接觸并不是非常均勻的。有些部位接觸的松，有些部位接觸的緊，甚至有些部位沒有接觸上；
②調(diào)節(jié)閥在使用過程中，閥桿同填料之間存在著相對運動，隨著高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響，調(diào)節(jié)閥填料函也是發(fā)生泄漏現(xiàn)象較多的部位；
③造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏，對于紡織填料還會出現(xiàn)滲漏(壓力介質(zhì)沿著填料纖維之間的微小縫隙向外泄漏)；
④閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減，填料自身老化等原因引起的，這時壓力介質(zhì)就會沿著填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。
解決對策：
①為使填料裝入方便，在填料函頂端倒角，在填料函底部放置耐沖蝕的間隙較小的金屬保護環(huán)(與填料的接觸面不能為斜面)，以防止填料被介質(zhì)壓力推出；
②填料函各部位與填料接觸部分的金屬表面要精加工，以提高表面光潔度，減少填料磨損；
③填料選用柔性石墨，因其具有氣密性好，摩擦力小，長期使用后變化小，磨損的燒損小，維修容易，壓蓋螺栓重新擰緊后摩擦力不發(fā)生變化的特點。通過以上幾點可保證填料密封的可靠性和長期性。
(2)調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座變形泄漏
閥芯、閥座泄漏的主要原因是由于調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程中的鑄造或鍛造缺陷可導(dǎo)致腐蝕的加強。而腐蝕介質(zhì)的通過，流體介質(zhì)的沖刷也可造成調(diào)節(jié)閥的泄漏。腐蝕主要以侵蝕或氣蝕的形式存在。當(dāng)腐蝕性介質(zhì)在通過調(diào)節(jié)閥時，便會產(chǎn)生對閥芯、閥座材料的侵蝕和沖擊使閥芯、閥座成橢圓形或其他形狀，隨著時間的推移，導(dǎo)致閥芯、閥座不配套，存在間隙，關(guān)不嚴發(fā)生泄漏。
解決對策：關(guān)鍵把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關(guān)、質(zhì)量關(guān)。選擇耐腐蝕材料，對麻點、沙眼等缺陷的產(chǎn)品堅決剔除。若閥芯、閥座變形不太嚴重，可經(jīng)過細砂紙研磨，消除痕跡，提高密封光潔度，以提高密封性能。若損壞嚴重，則應(yīng)重新更換新閥。
2.2工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護磨損故障
閥體或閥內(nèi)部件磨蝕。
磨蝕的主要原因：液體速度太高，液體中有顆?？諑Щ蜷W蒸。
解決對策：增大閥內(nèi)件或閥門尺寸，以降低流體速度；閥體改流向性結(jié)構(gòu)，以減少流體的撞擊；閥體、閥內(nèi)件材料增加硬度；改變閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)，以降低流速；避免空帶作用，改用低壓恢復(fù)閥門；用不銹鋼材料焊接處理。
2.3振蕩
振蕩的原因：
①調(diào)節(jié)閥的彈簧剛度不足，調(diào)節(jié)閥輸出信號不穩(wěn)定而急劇變動易引起調(diào)節(jié)閥振蕩；
②管道、基座劇烈振動，使調(diào)節(jié)閥隨之振動；
③選型不當(dāng)，調(diào)節(jié)閥工作在小開度存在著急劇的流阻、流速、壓力的變化，當(dāng)超過閥剛度，穩(wěn)定性變差，嚴重時產(chǎn)生振蕩。
解決對策：由于產(chǎn)生振蕩的原因是多方面的，因此具體問題具體分析。對振動輕微的振動，可增加剛度來消除。
①如選用大剛度彈簧，改用活塞執(zhí)行結(jié)構(gòu)；
②管道、基座劇烈震動通過增加支撐消除振動干擾；
③工作在小開度造成的振蕩，則是選型不當(dāng)流通能力Kv值選大，必須重新選型流通能力Kv值較小的或采用分程控制來解決。
2.4工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護閥門定位器故障
普通定位器采用機械式力平衡原理工作，即噴嘴擋板技術(shù)，主要存在以下故障類型：
2.4.1因采用機械式力平衡原理工作，其可動部件較多，容易受溫度，振動的影響，造成調(diào)節(jié)閥的波動。
2.4.2采用噴嘴擋板技術(shù)，由于噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住，定位器不能正常工作。
2.4.3采用力的平衡原理，彈簧的彈性系數(shù)在惡劣現(xiàn)場下發(fā)生改變，造成調(diào)節(jié)閥非線性導(dǎo)致控制質(zhì)量下降。
2.4.4由于電器接口密封不嚴，水自穿線管流進定位器，造成線圈短路或斷路，定位器不能正常工作。
解決對策：安裝時將定位器固定牢，電器接口密封嚴，提高凈化風(fēng)質(zhì)量，定期對凈化風(fēng)排污；
2.5調(diào)節(jié)閥卡堵
卡堵的原因：在新投運系統(tǒng)和大修投運初期，由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導(dǎo)致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。
解決對策：可迅速開、關(guān)副線或調(diào)節(jié)閥，讓臟物從副線或調(diào)節(jié)閥處被介質(zhì)沖跑。另一辦法用管鉗夾緊閥桿，在外加信號壓力情況下，正反用力旋動閥桿，讓閥芯閃過卡處。若不能則增加氣源壓力增加驅(qū)動功率反復(fù)上下移動幾次，即可解決問題。如若仍不動作，則需解體處理。
2.6工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護調(diào)節(jié)閥動作故障
2.6.1閥門沒有動作。
產(chǎn)生的原因：沒有氣源或氣源壓力不足；執(zhí)行機構(gòu)故障泄露；調(diào)節(jié)閥無輸出信號；供氣管斷裂、變形、接頭損壞漏氣；流動方向不正確，帶力過大、使閥門脫落、脫桿；高溫部位閥內(nèi)件卡死，損壞。
解決對策：檢查氣源，解體檢查閥門、重新配置軸和軸套的間隙，重新校正方向，進行修理。
閥門不能達到額定行程。
產(chǎn)生原因：定位器沒有校準，行程調(diào)整不當(dāng)；執(zhí)行機構(gòu)彈簧額定值太?。皇謩訖C構(gòu)限位位置不準。
解決對策：校準定位器，重新更換彈簧。
閥門動作遲緩或緩慢。
產(chǎn)生原因：填料摩擦大、變質(zhì)老化；活塞執(zhí)行機構(gòu)摩擦過大；軸承摩擦力大。
解決對策：更換修理、重新調(diào)整損壞件或清洗研磨氣缸及活塞。
4工業(yè)自動化控制調(diào)節(jié)閥故障維護結(jié)論
調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個專業(yè)性強、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作，要做好這個工作，不僅要在選型和安裝上把好關(guān)，而且要結(jié)合實際使用經(jīng)驗來綜合分析判斷，做到理論和實踐科學(xué)地結(jié)合起來。采取適當(dāng)?shù)奶幚?、改進辦法，掌握其性能，提高維護水平，將大大降低儀表故障率，對流程工藝的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的提高以及能源消耗的降低都有著重要作用，可有效提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量，從而確保生產(chǎn)裝置長周期運行。
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